기후·환경 분야의 세계적인 석학인 예르옌 란데르스 노르웨이 경영대학원 교수가 12일 박원순 서울시장과 시청 집무실에서 가진 ‘환경정책과 서울의 역할’ 주제 대담에서 “온실가스 배출량을 줄이기 위한 도시의 구매·조달 정책이 필요하다”면서 “서울시가 조세 권한이 없는 것은 알지만 온실가스 배출 등과 관련된 물품의 세금을 더 부과할 필요가 있다”고 말했다. 이날 대담에는 월트 패터슨 영국 왕립국제관계연구소 에너지·환경 연구위원도 함께했다. 세계 석학들의 모임인 로마클럽 회원이기도 한 란데르스 교수는 2052년의 도시 미래를 기후·환경 측면에서 예측한 미래학자다. 지난 11일 개막한 서울국제에너지콘퍼런스의 기조연설자로 참여한 그는 서울시로부터 지속가능성 특별고문으로 위촉되기도 했다. 핵물리학자인 패터슨 위원은 1960년대부터 에너지정책의 지방 분권을 연구해 왔다. 란데르스 교수는 “대도시라는 한계로 인해 서울의 에너지 자립이 힘든 측면이 있다”면서 “도시에 너무 많은 인구가 모이지 않게 정책을 펼쳐야 한다”고 제언했다. 이에 대해 박 시장은 “시민들과 함께한 원전 하나 줄이기 사업의 경우 공공기관이 시민 영역과 공동으로 목표를 세우고 일정 부분 성과를 냈다는 측면에서 의미가 있다”고 말했다. 패터슨 위원은 “서울은 건물의 에너지 효율 부문에서 아직 덜 발달돼 있다”면서 “건물의 에너지 효율성을 높일 수 있는 수많은 기술이 개발됐지만 제대로 활용되지 못하고 있어 서울시가 정책 지원을 해야 한다”고 조언했다. 김동현 기자 moses@seoul.co.kr

-'천문학자' 칸트의 태양계 형성설 '순수이성비판'을 쓴 철학자 임마누엘 칸트의 박사학위 논문이 철학이 아니라 천문학 이론임을 아는 사람은 그리 많지 않은 것 같다. 1755년에 발표된 칸트의 학위논문은 그 제목부터가 '일반 자연사와 천체 이론'이었다. 하긴 그 시대는 철학과 천문학 사이에 명확한 선이 없던 때이기는 했다. 하지만 칸트의 논문은 명확히 천문학에 관한 내용이었다. 그것도 우리 태양계의 생성에 관한 학설로, 흔히 성운설'이라고 불리는 것이다. 현대 천문학 교과서에도 ‘칸트의 성운설'(Kant’s Nebula Hypothesis)로 당당하게 자리잡고 있다. 일찍이 뉴턴 역학에 매료되어 대학에서 철학과 함께 물리학과 수학을 공부했던 칸트는 ​틈틈이 망원경으로 우주를 관측하며 천문학을 연구한 천문학자이기도 했다. 그는 대선배인 아리스토텔레스 세계관이 뉴턴에 의해 붕괴되는 것을 보고 새로운 시대의 우주론에 깊이 빠져들었다. 아리스토텔레스 체계는 세계를 달을 기준삼아 천상계와 지상계 둘로 쪼개고, 그 소통을 금지시켰다. 따라서 기왕의 천문학에서는 천상은 불변 완전한 세계이고 천체들은 올림포스 신들처럼 신성한 존재였다. 그러나 천상이든 지상이든 중력의 법칙이 온 우주를 관통한다는 것을 증명한 뉴턴의 역학 앞에 아리스토텔레스가 더 이상 버틸 수 없었던 것은 당연한 일이었다. 뉴턴 물리학의 등장으로 천문학은 새로운 전기를 맞이하게 된다. 천상의 천체들 역시 지구처럼 질량을 가지고 중력으로 빈틈없이 묶여 있는 물체임이 밝혀지게 되었다. 즉, 지상의 물리학은 천상에서도 적용되며, 지상의 물리학을 통해 우주의 상황을 알 수 있다는 믿음을 갖게 된 것이다. 인간의 몸은 비록 지상에 매여 있지만, 우리의 지성은 온 우주로 확장될 수 있다는 믿음이었다. 이제까지 항성천구에 붙어 있는 점으로 간주되었던 하늘의 천체들이 질량을 가진 물체라는 사실이 알려지면서 하나의 흥미로운 문제가 제기되었다. 천체들의 내력, 곧 우주의 역사라는 문제에 인류가 눈을 뜨게 된 것이다. 이전에는 사실 태양계라는 개념조차 없었다. 태양계라는 개념이 생긴 것은 17세기 말에 이르러서였다. 그럼 이 태양계는 언제 어떻게 형성되었나? 세계의 탄생과 멸망에 관한 이론들은 고래로부터 각 문명권마다 있었지만, 오랜 시간 동안 인류는 이러한 생멸 이론을 태양계에 접목할 생각을 하지 못하다가, 뉴턴 이후에야 비로소 천체 형성에 관한 이론들이 나타나기 시작했다. 뉴턴 사후 22년이 지난 1749년, 프랑스의 철학자이자 박물학자인 조르주 드 뷔퐁이 태양계 형성에 대한 주목할 만한 이론을 발표했다. 뉴턴에 깊이 영향 받은 뷔퐁은 태양계는 공통의 기원을 가지고 있으며, 그 기원은 혜성이 태양에 충돌해 거기서 물질들이 빠져나옴으로써 비롯되었다는 주장을 펼쳤다. 물질들은 중력으로 인해 뭉쳐져 둥근 형태를 이루었으며, 서서히 식어 행성이 되었고, 더 작은 덩어리들은 위성이 되었다는 것이다. 실제로 두 개의 천체가 충돌하는 것은 우주에서 다반사로 일어나는 일이다. 심지어 은하들도 충돌하고 있다. 우리은하도 37억 년 후에 안드로메다 은하와 충돌할 것으로 예상되고 있다. 뷔퐁의 혜성 충돌설은 최초의 본격적인 태양계 형성설로, 이로써 그는 ‘우주 파국 이론’의 창시자가 되었다. -​칸트의 성운설과 섬 우주론 이 뷔퐁의 뒤를 이어 태양계 형성설을 들고나온 사람이 바로 철학자 임마누엘 칸트였다. 31살인 1755년에 발표한 '일반자연사와 천체 이론'에서 칸트는 뉴턴 역학의 모든 원리를 확대 적용하여 우주의 발생을 역학적으로 해명하려 했다. 이것이 바로 뒷날 유명한 ‘칸트-라플라스 성운설’로 알려진 우주 발생 이론이다. ​ 뉴턴이 생성 운동의 기원을 신의 '최초의 일격'으로 돌린 데 반해, 칸트는 우주의 생성과 진화에 사용되는 힘들을 물질에 내재하는 중력과 척력(반발 작용), 그리고 그 안에서 대립되는 힘이라고 생각했다. 이 설에 따르면, 원시 태양계는 지름이 몇 광년이나 되는 거대한 원시 구름인 가스 성운이 그 기원이다. 천천히 자전하던 이 원시 구름은 점점 식어가면서 중력에 의해 중심 쪽으로 낙하하는 현상이 일어남으로써 수축이 이루어져 회전이 빨라지고, 마침내 그 중심부에 태양이 탄생되고 주변부에는 여러 행성들이 만들어졌다는 것이다. 행성들이 자전하면서 거기에서 떨어져나온 것들이 바로 위성이다. 칸트는 이러한 방식으로 진화론적 생각을 역학 법칙에 따르는 천제 운동의 과학적인 설명과 결합시켰다. 엥겔스는 바로 이 점에서 칸트가 형이상학적 세계상을 극복하는 데 큰 기여를 한 것이라고 보고, "현재의 모든 천체가 회전운동을 하는 성운 덩어리로부터 발생했다는 칸트의 이론은 코페르니쿠스 이래 천문학이 이룩한 가장 커다란 진보였다"고 평했다. ​ 칸트의 성운설은 행성들의 동일 평면상에서의 운동, 공전방향과 태양의 자전방향과의 일치 등을 잘 설명할 수 있다는 점에서 최초의 과학적인 태양계 기원설로 널리 받아들여졌다. 칸트의 성운설은 한마디로, 태양을 비롯하여 행성, 위성, 혜성 들이 원초적인 근본물질들에서 분리되어 우주 공간을 채웠으며, 그 안에서 형성된 천체들이 태양계 공간을 운행하게 되었다는 것이다. 칸트의 아래와 같은 추론은 현대 생물학자들의 견해에 접근하는 놀라운 예지의 소산이라 하지 않을 수 없다. “이런 식으로 채워진 공간에서 고요함이 지속되는 것은 일순간일 뿐이다. 원소들은 서로를 움직이게 하는 힘을 가지고 있으며, 그것들 자체가 생명의 근원이다. 물질은 형태를 이루려고 분투한다. 흩어진 원소들 중 밀도가 높은 것은 가벼운 원소들을 주위로 끌어들인다.” '정신과 자연'의 저자인 영국의 생물학자 그레고리 베이트슨이 그의 책 안에서 “원자는 스스로 생명을 지향하는 것처럼 보인다”라고 한 말과 너무나 흡사한 주장이 아닌가! ​ -'외계 생명체'를 예언한 칸트 원시 태양계 형성의 얼개를 만든 칸트는 별들에 대해서도 기왕의 이론들과는 사뭇 다른 주장을 펼쳤다. 직접 망원경으로 우주를 관측하기도 했던 칸트는 별들 역시 태양과 다를 바 없는 존재로, ‘비슷한 체계 안에 들어 있는 중심‘이라고 보았다. 이로써 태양계와 별들 사이의 관계를 정립한 칸트는 한 걸음 더 나아가, 이러한 원리를 은하계로까지 확대했다. 그는 은하계가 거대한 렌즈 모양을 하고 있으며, 별들이 은하 적도 부근에 밀집해 있다고 주장했다. 그리고 우리의 항성계가 다른 우주의 체계들, 성운들과 비슷하다고 보았다. 칸트는 자신의 우주론에 대해 갖고 있는 깊은 믿음을 다음과 같이 표현했다. “나는 어떤 꾸밈도 없이, 운동 법칙대로 잘 정돈된 세계가 생겨나는 것을 보면서 만족한다. 그것은 우리 눈앞에 펼쳐져 있는 우주와 아주 비슷해 보이므로, 나는 그것을 진실로 간주하지 않을 수 없다." 망원경으로 밤하늘에서 빛나는 나선 형태의 성운을 관측하기도 했던 칸트는 당시 성운으로 알려졌던 드로메다자리의 M31이 수많은 별들로 구성된 또 하나의 은하일 것이라는 구체적인 제안을 했을 뿐만 아니라, 이러한 나선형 성운에 ’섬 우주'(island universe)라는 멋진 이름을 붙여주기까지 했다. 지금이야 이런 성운들이 외부 은하임이 밝혀졌지만, 당시만 해도 우리 은하 내부의 성간운이라는 주장이 널리 퍼져 있었다. 외계 생명체에 대한 칸트의 추론 역시 주목할 만한 것이었다. 생명은 천체들이 진화한 결과 생겨난 것이지, 신의 창조 행위로 생겨난 것은 아니라고 생각한 칸트는 19세기의 진화론자처럼 ‘생명체는 특정한 외적인 조건들과 연계되어 있다’라고 인식했다. “나는 모든 행성들에 다 생명체가 살고 있다고 주장할 필요는 없다고 본다. 또한 이것을 굳이 부정하는 것도 불합리하다. 태양의 티끌에 불과할 정도로 황량하여 생명체가 없는 지역들도 있을 것이다. 어쩌면 모든 천체들이 미처 완전한 형태를 다 갖추지 못했을지도 모른다. 어떤 거대한 천체가 확실한 물질상태에 도달하기까지는 수천 년에 또 수천 년이 더 걸릴지도 모른다.” 요컨대 외계 생명체가 있을 수도 있다는 말이다. 망원경을 통해서 우주가 점점 넓어져가고 새로운 별들이 계속 발견됨에 따라 다른 천체에도 생명체가 존재할 것이라는 믿음이 18세기 중반 이후로 점차 넓게 퍼져갔다. -"별이 빛나는 하늘과 내 속에 있는 도덕률" 칸트의 이러한 우주 진화론은 창조자로서 신을 중심으로 한 목적론적 질서와 조화라는 견해와 모순되는 것이라고는 할 수 없었다. 오히려 칸트는 이러한 자신의 시도가 우주의 기계적 완벽성을 순수하게 역학적으로 설명한 것인만큼 신의 완전성과 합목적성의 증거가 된다고 믿었다. 그러나 칸트의 우주 진화론이 당시에 널리 받아들여지지 않았던 것은 어쩌면 당연한 일이기도 했다. 학자들은 수학적으로 계산할 수 있는 것 외에는 잘 인정하려 하지 않았기 때문이다. ‘더 나은 시대를 위해 유보되었던’ 칸트의 진화론은 그들이 보기엔 너무 직관적이고 모호하게 비쳤던 것이다. 그러나 뒤이어 나타난 아마추어 천문학자 허셜이 놀라운 발견들을 거듭하면서 칸트의 진화론을 뒷받침했다. 150센티밖에 안되는 조그만 키에, 80평생 고향 쾨니히스베르크(오늘날 러시아 칼리닌그라드)에서 백 마일 이상을 나가본 적이 없으면서도 우주를 누구보다 멀리 내다보았던 사람, 하루도 빠짐없이 매일 오후 우주의 시계추처럼 일정한 시간에 산책을 다녔던 사람, 노년에 이르도록 깊이 우주를 사색했던 철학자- 이런 것들이 '천문학자 칸트'를 규정할 수 있는 몇 가지 요소들이다. 여담이지만, 평생을 독신으로 살았던 칸트에게도 한번은 결혼할 뻔한 적이 있었다. 마을 처녀에게 청혼을 하여 승락까지 받았는데, 머리속엔 늘 생각으로 가득하고, 망설여지기도 하고, 또 깜박하기도 하여 세월을 죽이다가, 어느 날 갑자기 그 처녀와 결혼해야겠다는 생각이 들어 한껏 차려입고 처녀의 집엘 갔으나, 아뿔싸! 벌써 20년 전에 이사를 갔다는 것이다. 이것이 칸트 생애에 있었던 로멘스의 총량이다. ​1804년 2월 12일 새벽, 칸트는 늙은 하인이 건넨 포도주 한 잔을 마시고는 "그것으로 좋다”(Es ist gut.)는 말을 마지막으로 남기고 삶을 마감했다. 향년 80세. 끝으로, 놀라운 직관과 예지로 그 시대의 어느 누구보다 우주의 진면목에 다가갔던 칸트의 묘비명은 우주와 인간을 아우르는 아름다운 내용으로 다음과 같다. “생각하면 할수록 내 마음을 늘 새로운 놀라움과 경외심으로 가득 채우는 것이 두 가지 있다. 하나는 내 위에 있는 별이 빛나는 하늘이요, 다른 하나는 내 속에 있는 도덕률이다.” 이광식 통신원 joand999@naver.com

게걸스럽게 부스러기를 흘리며 소행성을 ‘점심’으로 먹고 있는 ‘좀비별’을 과학자들의 12년간의 추적 관측 조사로 밝혀냈다. ‘좀비별’은 별의 마지막 단계인 백색왜성이 행성이나 소행성, 혹은 다른 별의 에너지를 흡수해 다시 소생한 상태를 말한다. 우주과학 전문 매체 스페이스닷컴에 따르면, 과학자들이 헤일로처럼 빛나는 가스 고리를 가진 좀비 별을 발견했다. 아름답게 빛나는 이 가스 고리는 ‘좀비별’ 주위에서 한쪽에 치우쳐 있는데 하나의 거대한 소행성이 해당 별에 너무 접근해 강력한 중력에 의해 부서져 형성된 것으로 과학자들은 추정하고 있다. 영국 워릭대 등이 참여한 국제 연구진은 칠레 파라날 천문대에 있는 유럽남방천문대(ESO) 소속 초거대망원경(VLT)을 사용해 태양계에서 약 450광년 거리에 있는 백색왜성 ‘SDSS J122859.93+104032.9’(이하 J1228+1040)를 12년간 관측했다. 이를 통해 얻은 VLT 데이터를 연구진은 다른 여러 천문대의 데이터와 조합해 여러 시점에서 백색왜성 주위를 공전하고 있는 먼지 원반의 이미지를 상세하게 만들었다. 이 연구를 주도한 주저자 크리스토퍼 맨서 워릭대 박사과정 연구원은 “우리가 처리한 데이터로 얻은 이미지는 이런 백색왜성 시스템이 실제로 원반과 비슷하다는 것을 보여줬고 단일 이미지에서 볼 수 없었던 많은 구조를 밝혀냈다”고 말했다. 죽음에 가까워진 작은 별은 에너지를 소진하기 전에 거대하게 부풀어 적색거성이 된다. 이후 적색거성은 남은 가스를 배출하고 작아져 밀도 높은 핵으로 이뤄진 백색왜성으로 남게 된다. 이런 과정에서 원래 별에 묶여 있던 여러 행성과 소행성은 중력으로 끌려가다가 파괴돼 가스 고리를 가진 백색왜성만 남게 된다. 천문학자들은 지금까지 이런 가스 고리를 가진 백색왜성을 7차례 발견했다. ESO 관계자들은 이런 백색왜성 시스템에 관한 자세한 관측은 천체에 너무 가깝게 다가가게 되면 어떤 일이 일어나는지를 자세히 보여준다고 말했다. 연구진은 이런 가스 고리의 형태를 정확하게 알아내기 위해 ‘도플러 단층촬영법’을 사용했다. 이는 병원에서 흔히 쓰이는 컴퓨터 단층촬영과 매우 비슷한데 여러 각도에서 촬영해 하나의 이미지로 통합하는 것이다. 이를 통해 왜곡 없이 측정한 데이터로 고리의 정확한 속도와 가스의 특정 성분을 밝혀낸다고 한다. ‘WD 1226+110’이라는 다른 명칭으로도 불리는 이 백색왜성에서 연구진은 그 주위에 있는 가스 고리가 우리 태양계의 토성 고리가 형성된 방식과 매우 비슷하다는 것을 밝혀냈다. 심지어 백색왜성은 토성보다 7배 작고 질량은 2500배 더 크며 고리는 훨씬 멀리 떨어져 있을 만큼 매우 다름에도 말이다. 이는 우리 태양이 언젠가 적색거성으로 커지고 다시 백색왜성으로 줄어드는 같은 과정을 거칠 때 궁극적으로 어떤 운명의 길을 걷게 될지 그 내용을 자세히 알려주는 것이다. 사실 이 백색왜성의 주위에 형성돼 있는 고리는 이미 2006년에 그 존재가 확인됐었다. 하지만 이 고리가 정확히 어떤 형태를 이루고 있는지는 과학자들도 알 수 없었다. 이 연구에 참여한 공동저자 보리스 건시케 워릭대 교수는 “우리는 12년 만에 이 백색왜성을 공전하고 있는 먼지 원반이 어떻게 생겼는지 정확히 볼 수 있게 됐다”고 말했다. 한편 이번 연구성과는 미국 코넬대 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위 있는 온라인논문저장 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 게시됐으며, 조만간 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 예정이다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지금까지 발견된 은하단 가운데 가장 크고 멀리 떨어진 은하단이 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 천문학자들은 미국항공우주국(NASA)의 스피처 우주망원경과 와이즈(WISE, Wide-Field Infrared Survey Explorer) 망원경을 사용해 지구로부터 85억 광년 거리에 있는 거대 은하단 ‘MOO(Massive Overdense Object) J1142+1527’을 발견했다. 은하단은 수천억 개 이상의 별로 이뤄진 은하가 다시 수천 개 이상 모여 형성된 천체를 말한다. 이런 천체는 시간이 흐를수록 중력에 의해 새로운 은하를 끌어들여 점점 더 거대해진다. 이번 연구에 참여한 NASA 제트추진연구소(JPL)의 와이즈 프로젝트 담당자인 피터 아이젠하트 박사는 “초기 우주에서 은하단이 진화하는 방법에 관한 우리의 이해를 통해, 이 은하단은 당시 존재한 가장 큰 다섯 은하단 가운데 하나였을 것으로 추정된다”고 설명했다. 연구진은 오는 2016년에 스피처 망원경을 사용해 가장 크고 멀리 떨어진 은하단 후보 1700여 개를 추가로 분석해 가장 큰 것을 가려낼 계획이다. 이에 대해 연구를 이끈 미국 플로리다주립대 게인즈빌캠퍼스의 앤서니 곤살레스 박사는 “우리가 가장 크고 먼 은하단을 발견하게 되면 이런 극한적인 환경에서 은하가 진화하는 방법을 연구할 수 있을 것”이라고 말했다. 빛이 우리에게 도달하려면 시간이 필요하다. 따라서 우리는 과거에 존재했던 매우 먼 천체들을 볼 수 있다. 예를 들어, 이번에 새롭게 확인된 은하단(MOO J1142+1527)은 지구로부터 85억 광년 거리에 있다. 그런 먼 은하로부터 이동해오는 빛은 우주의 확장으로 더 크게 확산한다. 와이즈와 스피처 망원경은 그런 빛을 관측하고 있는 것이다. 적외선을 관측하는 이런 망원경에서 먼 은하를 찾는 것은 나무에서 잘 익은 열매를 따는 것과 같다. 스피처 망원경으로 생성된 적외선 이미지에서 이런 먼 은하는 붉은 점처럼 보이지만 가까운 은하는 하얗게 보인다. 천문학자들은 가장 크고 멀리 떨어진 은하단 후보를 가리기 위해 처음으로 와이즈 조사 목록을 샅샅이 뒤졌다. 와이즈 조사는 2010년부터 2011년까지 망원경을 통해 전 하늘을 촬영한 수천억 천체의 이미지를 목록화한 것이다. 이후 연구진은 스피처 망원경을 사용해 가장 가능성이 있는 천체 200개를 추려낸 ‘WISE의 거대하고 밀집한 은하단 조사’(Massive and Distant Clusters of WISE Survey, MaDCoWS)라는 프로젝트를 시행했다. 이에 대해 곤살레스 박사는 “우리가 하늘에서 2억 5000개 천제 가운데 가장 거대한 은하단을 찾기 위해 스피처와 와이즈 데이터를 조합했다”고 설명했다. 이 관측으로 MOO J1142+1527이라는 은하단은 가장 큰 것 중 하나로 확인됐다. 또 연구진은 하와이 마우나케아에 있는 W.M.켁 천문대와 제미니 천문대의 망원경을 사용해 이 은하단이 지구로부터 85억 광년 떨어져 있다는 것을 계산해냈다. 이후 이들은 미국 캘리포니아주(州) 오언스 밸리 인근에 있는 CARMA(Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy) 망원경의 데이터를 사용해 그 은하단의 질량이 우리 태양보다 1000조 배 더 크다는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 과학자들은 이 은하가 초기 우주에 있던 소수의 크고 무거운 은하단 가운데 하나일 것으로 추정하고 있다. 한편 이번 연구성과는 ‘천체물리학 저널 레터’(The Astrophysical Journal Letters) 최신호(10월 20일자)에 게재됐다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

만일 당신이 탄 엘리베이터가 갑자기 작동을 멈추고 케이블이 끊어져 추락한다면 어떻게 할 것인가. 흔히 엘리베이터가 땅에 닿기 직전 점프하면 강한 충격에서 벗어날 수 있을 것으로 생각하기 쉽지만 사실 이 방법은 옳은 것이 아니라고 전문가들은 말한다. 실제로 엘리베이터 추락 사고에서 살아남을 가능성은 거의 없다는 것이 현실이다. 하지만 그런 긴박한 순간에도 생존율을 조금이라도 높일 수 있는 자세가 있다면 우리는 모두 이를 따라 할 것이 분명하다. 다음은 미국 생활정보 사이트 라이프해커닷컴이 미 경제전문 온라인매체 비즈니스 인사이더의 유튜브 채널을 통해 공개됐던 동영상 한편을 최근 소개해 다시 주목받고 있다. 지난 2월 공개된 이 영상(제목: How to make it out of a free-falling elevator alive)은 지금까지 40만 명이 넘는 사람이 봤을 정도로 관심을 끌었지만, 만일 이를 본 적 없다면 이번 기회에 확인해 두는 것도 좋을 듯하다. 해당 영상은 미국 매사추세츠공과대(MIT) 연구진이 엘리베이터 추락 사고에서 살아남는 방법을 물리학적인 관점에서 고안한 것이다. 연구진에 따르면 엘리베이터 추락 사고 시 살아남을 가능성이 가장 큰 방법은 자신의 몸무게가 엘리베이터 전체에 분산되도록 바닥의 중앙을 향해 큰 대(大)자에 가깝게 눕는 것이다. 즉 엘리베이터가 바닥에 부딪힐 때의 충격이 온몸으로 똑같이 분산해 살아날 가능성이 커진다는 것이다. 실제로 엘리베이터의 케이블이 끊어져 추락하는 사례는 거의 없다. 하지만 만일 엘리베이터를 탈 때마다 추락에 관한 불안감이 있었다면 앞으로는 조금 덜 걱정할 수 있을 것이다. 사진=자료사진 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구에서 4.3광년 거리 ‘센타우루스자리 α별 Bb’ 분석 결과, 실제 존재하지 않는 별 가능성 커 영화 ‘아바타’와 ‘트랜스포머’ 캐릭터들의 고향 과학자들이 하나의 유명한 외계행성을 소멸시켜버렸다. 최신 연구에 따르면, 태양계에서 가장 가까운 외계행성으로도 알려진 ‘센타우루스자리 α별 Bb’가 사실 관측 데이터에 나타났던 실제로는 존재하지 않는 ‘유령’에 지나지 않았다. 2012년 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature)에 발표됐던 이 행성은 추정 질량이 지구와 비슷해서 획기적인 발견으로 평가됐었다. 특히 이 별의 항성계인 ‘센타우루스자리 α별’ 계는 지구로부터의 거리가 불과 4.3광년으로, 영화 ‘아바타’와 ‘트랜스포머’ 등의 공상과학(SF) 작품에 등장하는 캐릭터들의 고향으로 설정되기도 했다. 이처럼 가까운 거리에 생명체가 살고 있을지도 모르는 행성이 발견됐다는 소식에 많은 사람이 흥분을 감추지 못했었다. 하지만 이 행성은 생명체가 살 수 있는 적합한 곳이 아니었다. 주별(모성)과의 거리가 태양에서 수성까지의 거리의 불과 10분의 1 정도밖에 안 돼 행성 표면은 매우 뜨거워 암석이 걸쭉하게 녹아 덮여 있는 상태로 예상됐기 때문이다. 그런 ‘센타우루스자리 α별 Bb’는 이제 지구 크기의 행성을 찾는 게 얼마나 어려운지 행성 사냥꾼들에게 다시 한 번 되새겨주고 있다. 최근 미 코넬대 도서관이 운영하는 물리학 분야의 권위있는 온라인논문저장 사이트인 아카이브(arXiv.org)에 게시됐으며, 조만간 ‘영국 왕립천문학회 월간보고’(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)에 게재될 새로운 연구논문은 지구에서 가장 가까운 외계행성이 사실 존재하지 않는다고 밝히면서도 그 행성의 배경으로 찍힌 노이즈(잡신호)가 실제 행성에 관한 희미한 단서인지 구별하는 것은 매우 어려운 것이라고 설명하고 있다. 외계행성 ‘센타우루스자리 α별 Bb’를 처음 발견했던 연구진도 현재 같은 의견을 나타냈다. 미 하버드-스미스소니언 천체물리학센터 소속 사비에르 두무스크 박사는 “이는 정말 괜찮은 연구”라고 평가하면서도 “100% 확신하는 것은 아니지만 아마 그 행성은 존재하지 않았던 것 같다”고 인정했다. ■ 그렇다면 행성은 어떻게 사라지게 됐는가 이처럼 외계행성이 뒤늦게 없다고 판명된 사례는 이번이 처음은 아니다. 2005년 폴란드 천문학자 마치에이 코나츠키는 서로 강하게 연결된 삼중성계 HD 188753에 목성을 닮은 거대한 가스 행성이 있다는 증거를 발견했다고 발표해 천문학계에 파란을 일으켰다. 행성 형성 이론에 따르면, 삼중성계의 중력장은 그런 거대한 행성의 형성을 방해하기 때문이다. 하지만 2년 뒤, 다른 연구진이 문제의 행성을 관측하려고 했지만 결국 확인하지 못해 코나츠키의 발견은 착각이었던 것으로 밝혀졌다. 두무스크 박사가 센타우루스자리 α별 Bb를 발견했을 때 사용한 방법은 도플러 분광법이다. 별의 주위에 행성이 있다면 항성이 중력에 끌려 약간 흔들리는 운동을 보여 이는 항성의 빛 변화로 파악된다. 경찰차가 다가올 때 사이렌 소리가 높아지고 멀어질 때 낮아지는 것처럼 별이 지구에 가깝도록 움직일 때 파장이 청색으로 어긋나고 멀어지도록 움직일 때는 빨간색으로 어긋난다. 두무스크 박사가 센타우루스자리 α별 B를 관찰한 결과, 스펙스럼이 일정하게 붉은색이나 파란색으로 어긋나 있었던 것이다. 이런 변화는 항성이 작은 행성에 끌려 약 3일 주기로 비틀거리고 있다고 생각하면 잘 설명할 수 있다고 한다. 당시 별의 흔들림을 이용해 존재가 추정된 행성은 수백 개였지만 모두 센타우루스자리 α별 Bb보다 큰 행성이었다. 따라서 일부 연구자는 두무스크 박사의 발견에 회의적이었고 외계행성을 찾는 선구자인 미국 예일대의 천문학자 아티 하체스 박사도 부정적인 분석 결과를 발표했었다. 그런데 이번 최신 연구로 당시 발견됐던 외계행성은 산발적으로 모은 자료 탓에 실제로 존재하지 않는 것이 나타났던 것으로 밝혀졌다. 피아노 협주곡을 들으려 할 때 10가지 소리 중 1가지 소리만도 귀에 들리지 않으면, 전문가들도 바흐를 베토벤으로 착각할 수 있다고 한다. 이와 마찬가지로 센타우루스자리 α별 Bb를 발견했던 망원경은 1주일에 몇 번밖에 별을 관측하지 않았으므로, 산발적인 데이터를 본 천문학자들이 아무것도 없는 곳에 행성이 있다고 착각했다는 것이다. 영국 옥스퍼드대에서 천체물리학을 전공하고 있는 대학원생 비네시 라즈팔 연구원은 별의 흑점을 관측하는 장비의 ‘전자 노이즈’나 또 다른 별에 의한 ‘중력’ 등 행성과 무관한 원인이 항성 표면에 희미한 빛 패턴을 만들어 그것이 행성으로 착각될 수 있다고 밝혔다. ■ 가짜 행성을 만들다 이런 주장을 증명하기 위해 라즈팔 연구원은 컴퓨터 시뮬레이션에서 행성이 없는 별을 만들고 산발적으로 관측했다. 이후 관측 데이터를 합성한 결과, 갑자기 존재하지 않는 행성이 출현한 것이다. 라즈팔 연구원에 따르면 지금까지 5600개 이상의 외계행성 후보가 발견되고 있지만 그 대부분은 훨씬 크기 때문에 문제는 없다. 케플러 우주망원경은 지구보다 작은 외계행성을 발견했지만 이쪽도 문제는 없다. 케플러 망원경은 하늘의 한 획을 연속적으로 관측하는 다른 방법을 사용하고 있는데 두무스크 박사가 사용한 도플러 분광법은 다른 행성이 별 앞을 통과할 때 별의 밝기가 약간 어두워지는 현상을 이용해 행성을 찾고 있기 때문이다. 외계행성을 찾는 어려움을 잘 아는 두무스크 박사는 최근 동료 전문가들을 대상으로 작은 행성을 발견하는 대회를 주최했다. 그는 크고 작은 행성을 가진 항성이나 행성이 없는 별을 시뮬레이션으로 만들고 행성을 찾도록 했다. 그 결과, 별의 흔들림 때문에 큰 행성을 찾은 전문가팀의 정답률은 90%였다. 작은 행성의 경우, 가장 성적이 좋았던 팀도 정답률은 불과 10%로 많은 오차가 있는 것으로 나타났다. 사진=ESO 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“매년 노벨상 수상자가 발표될 때마다 아쉬움이 드는 것은 어쩔 수가 없습니다. 그렇다고 노력도 없이 지금 당장 수상자가 나오기를 바라서는 안 됩니다. 지금은 20~30년 후 노벨상 수상자를 캐낼 수 있도록 수백, 수천개의 씨앗을 묻어 놓는 게 필요합니다.” 김승환(56) 한국과학창의재단 이사장은 취임 1주년을 맞아 서울 중구 프레지던트호텔에서 기자들과 만나 “단기성과에 대한 집착, 기초과학에 대한 사회 전반적인 무관심, 천편일률적 주입식 교육으로 인한 창의력 부재 등이 우리나라가 노벨상과 인연을 맺지 못하는 근본 원인”이라고 진단했다. 포스텍 물리학과 교수 출신으로 복잡계 및 뇌과학 분야 권위자인 김 이사장은 교수 시절부터 과학문화 확산과 과학교육 분야에서 다양한 활동을 해 왔다. 그는 “사교육은 공부방법을 배우는 것이 아니라 점수를 따기 위한 요령을 습득하기 위한 것이기 때문에 대학에 들어가서도 ‘새로운 것을 생각하고 만들어 내는 것’을 어려워한다”고 지적했다. “창의적 교육은 ‘왜 배워야 하는지’, ‘어디에 써먹을 수 있는지’ 등 실생활과 연결된 문제를 해결할 수 있도록 해야 하는 것인데, 현재의 교육은 단지 시험문제 하나를 더 맞히기 위한 수단일 뿐이에요.” 그는 지나친 선행교육이 창의력을 떨어뜨리고 수학·과학에 관심을 잃게 해 수포자(수학포기자)를 양산해 낸다고 목소리를 높였다. “3년에 한 번씩 경제협력개발기구(OECD)가 평가하는 ‘국제학업성취도평가’(PISA) 결과를 보면 우리나라는 읽기, 수학, 과학 모든 분야에서 최상위권입니다. 하지만 창의적 능력이나 과학·수학 분야에 대한 관심도는 최하위권으로 나오지요. 이는 우리나라의 과학·수학 교육의 잘못된 모습을 단적으로 보여주는 것입니다.” 김 이사장은 지난해 10월 취임 이후 ‘메이커’(maker) 운동 전도사로 나서고 있다. 메이커 운동은 창의적 아이디어를 가진 사람들이 3D 프린터 등 정보통신기술을 활용해 단시간에 저렴한 비용으로 제품 개발까지 완료하는 개념으로, 전 세계적인 제조업 및 창업 열풍과 맞물리면서 미국, 유럽, 중국 등으로 확산되고 있다. 그는 “아이디어를 제품으로 만들어보는 메이커 문화를 어려서부터 경험하는 것이 필요하다”며 “영화 ‘마션’에서 주인공이 무한 긍정의 힘으로 화성에서 살아남을 수 있었던 것도 이런 과학의 힘이 뒷받침됐기 때문”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘문명과 수학’, ‘빛의 물리학’ 등을 만들었던 EBS가 또 하나의 수학·과학 관련 대작 다큐멘터리를 선보인다. 2일부터 5부작 ‘넘버스’를 내보내는 것. 세상을 바꾼 다섯 개의 수인 원주율 π, 무한의 ∞, 미지의 x, 무(無)의 0, 허수의 i를 중심으로 수학의 본질과 역사를 담아낸 다큐멘터리다. 2만년 전 작고 가는 뼛조각에 새겨진 눈금에서 탄생한 수는 자연수, 유리수, 실수로 영역을 넓혀 가며 인류 문명을 이끌었다. 고대 문명에서 시작한 원과 사각형 문제는 5000년간 수학자들을 절망에 빠뜨렸으며, 수의 무한함은 신학자와 수학자를 공포에 떨게 했다. 수학자들이 2차 방정식을 푼 뒤 3·4차 방정식을 풀기까지 700년이 걸렸고, 이후 5차 방정식은 풀리지 않는다는 사실을 깨닫기까지 다시 300년이 필요했다. EBS 제작진은 국내외 저명한 수학자, 수학 역사학자들의 고증과 조언을 바탕으로 수학의 본고장인 이란, 중국, 그리스, 독일, 튀니지 등 15개국을 넘나들며 수학사의 중요한 사건들을 재현해 냈다. 배우 신구가 내레이션을 맡은 ‘넘버스’는 2~4일, 9~10일 밤 9시 50분에 방송된다. 홍지민 기자 icarus@seoul.co.kr

음악 본능/크리스토프 드뢰서 지음/전대호 옮김/해나무/488쪽/1만 8000원 한 방송 프로그램이 있다. 노래 잘하는 사람과 잘 못하는 사람이 출연해 인기 가수들 앞에서 노래를 부른다. 가수들은 누가 음치인지 찾아야 한다. 하지만 음악을 틀어 놓고 그럴듯하게 입만 뻐끔거리는 음치에게 깜빡 속는 경우가 속출한다. 음치들의 실제 노래를 들었을 때 가수들 얼굴에서 드러나는 당혹감이란. 그런데 여기서 이상한(?) 질문 하나. 음치들은 음악적 재능(음악성)이 없는 것일까? 독일 주간지 ‘더 차이트’의 과학 담당 편집자이자 과학 저널리스트인 저자가 이 질문을 받는다면 단호하게 “아니다”고 말할 것이다. 저자에게 음악성이란 노래를 잘 부르고 못 부르는 것만으로 판가름할 수 없는 문제다. 음악성은 단일한 속성이 아니라는 이야기다. 작곡이나 연주를 전혀 하지 못했던 영국의 전설적인 디제이 존 필은 웬만한 음악가보다 더 크게 팝 음악 발전에 기여했다고 한다. 젊고 유망한 밴드들을 일찌감치 알아보았고 혁신적인 사운드와 스타일에 대한 감각이 있기 때문에 가능한 일이었다. 저자는 영국 음악학자 존 슬로보다의 말을 빌려 ‘음악성은 음악을 의미 있게 만드는 능력’이라고 말한다. 저자는 음악이라는 문화 현상을 물리학, 해부학, 진화생물학, 심리학, 의학, 교육학 관점에서 두루 살피며 음악성은 예외적인 극소수만 지닌 천부적 재능이라는, 음악은 전문가에게 맡기는 게 좋다는 선입견을 무너뜨린다. 또 음악 교육은 어린 시절에 시작해야 한다거나 절대다수의 인간은 음악을 듣기만 해야 할 운명이라는 편견에도 의문을 제기한다. 여기에 20세기 대중음악사도 곁들여져 우리에게 익숙한 뮤지션이나, 음반, 노래에 대한 에피소드도 만날 수 있다. 홍지민 기자 icarus@seoul.co.kr

관악구의 또 다른 별칭은 ‘대학 도시’다. 1975년 국립 서울대가 관악산 기슭에 이전한 데다 구와 대학 간 활발한 협력 사업을 벌인 덕분이다. 올해 구가 대학과 진행하는 협력 사업은 모두 135개. 서울대가 아닌 이화여대, 숭실대, 중앙대 등도 구와 협력 사업을 하고 있다. 구는 서울대와 2011년부터 공동협의체를 운영하고 있다. 구의 지식문화국장과 서울대의 부처장이 각각 위원장을 맡아 자유로운 토론을 통해 협력 사업을 논의한다. 구는 서울대 교수진과 학생들에게 재능기부를 요청하고 대학은 경전철 서부선 서울대 연장, 서울사범대 제2부설고등학교 신설, 기숙사 옆 산사태 예방 공사 등을 구에 요구했다. 서울대는 체육관, 미술관, 박물관, 규장각 등 학교 시설도 주민과 공유하고 있다. ‘5060 골든웰빙 운동 프로그램’은 50~60대 성인의 건강 상태를 진단하고 맞춤형 운동 프로그램을 제공한다. 미술관과 박물관에서도 주민을 대상으로 교양강좌를 진행하고 있다. 현재 구와 서울대의 협력 사업 가운데 서울사대 제2부설고교 설립은 가장 굵직한 사업이다. 서울시의회의 고교 설립안에 대한 보류 결정으로 시의회 재상정이 필요한 상태다. 구는 교육청에 건의하고 기존 고교들도 설득해서 제2부설고 설립의 필요성을 계속 알릴 예정이다. 서울사대 부속고는 성북구에 이미 있다. 구는 지역의 우수 인재들이 다른 구로 빠져나가는 것을 막고 싶어 한다. 국비 290억원을 들여 국제학급 6개 반을 포함해 학년당 10개 반 규모의 공립고를 세울 계획이다. 서울대 외국인 학생을 위해 홈스테이를 알선하고 사법시험 폐지 등으로 빈방이 늘어난 고시원을 서울대 기숙사로 활용하는 방안 등을 논의하고 있다. 구에서 가장 인기 있는 협력사업은 서울대 교수진과 학생들의 재능기부다. 서울대 관악영재교육원은 중학생을 대상으로 매주 토요일과 방학에 과학, 수학 등을 가르친다. 관악 창의예술영재교육원은 초등학생에게 인문, 역사, 미술에 기반을 둔 융합교육과정을 제공한다. 과학영재 양성 주말 물리학 교실도 인기며 여름방학에는 ‘청소년 공학 프런티어 캠프’도 열린다. 윤창수 기자 geo@seoul.co.kr

“22번 이후 세는 것을 포기해 버릴 정도로 많은 수술을 받았는데, 눈을 감싼 붕대를 풀 때마다 병원 침대 곁에 늘 엄마가 계셨어요. 그 얼굴을 항상 기억한다고 생각해요. 그게 얼마나 정확한지는 모르겠지만….” 신순규(48)씨는 시각장애인이다. 9살 때 시력을 잃어버린 뒤 지금은 희미한 빛조차 볼 수 없다. 그러나 미국 하버드대, 매사추세츠공과대(MIT)를 졸업한 뒤 21년째 활동하는 월가 애널리스트이자 세계 최초의 시각장애인 공인재무분석사(CFA)로 이름을 높이게 됐다. 그가 자신의 삶과 일 속에서 빚어낸 희망의 여정을 정리한 책 ‘눈 감으면 보이는 것들’(판미동 펴냄)의 출간에 즈음해 한국을 찾았다. 27일 오후 서울 중구 무교동의 한 식당에서 기자들과 만난 신씨는 “점자 컴퓨터로 3년에 걸쳐 원고를 써 내려갔는데 영어 점자 타이핑보다 서투르고 우리말 표현도 익숙하지 않아 사전을 계속 찾아보며 쓰느라 오래 걸렸다”면서 “어려운 환경 속에서도 노력과 인내로 성공을 이룬 사람의 자서전이 아니라 남다른 환경을 겪으면서 만들어진 생각과 가치관을 에세이처럼 쓰고 싶었다”고 말했다. 그는 15살 때 홀로 미국으로 유학을 떠났다. 비장애인도 쉽게 할 수 없는 선택이었다. 출발은 어머니의 의지였지만 완성은 쉼 없이 꿈꾸는 그만의 능력이었다. 신씨는 “어린 시절 안마사만은 시키지 않겠다는 어머니의 뜻에 따라 피아노를 쳤고, 세계적인 피아니스트를 꿈꾸며 미국으로 유학을 떠났다”고 말했다. 영어도 제대로 못 하는 장애인 유학생이 겪은 현실의 높은 벽은 어찌 보면 당연한 것이었다. 하지만 그때부터 그의 낙천적인 성격은 더욱 빛을 발했다. 그는 “거기에서 음악적 재능이 부족함을 절감한 뒤 한국인 최초로 노벨상을 받겠다며 물리학을 공부하겠다는 꿈을 꿨고, 그것이 막히자 의사를 꿈꿨다. 그것도 여의치 않자 대학교수가 되고자 했지만 지금은 투자은행에서 애널리스트 일을 하고 있다”면서 “삶에 정해진 길이 따로 없는 만큼 끊임없이 꿈과 길을 재탐색하는 것이 중요함을 깨달았다”고 말했다. 2001년 9·11테러, 2011년 ‘월가 점령 운동’이 그가 일하는 회사 바로 앞에서 벌어졌다. 세상의 불평등에 대한 그의 시선도 낙관, 그 자체였다. 그는 “창문을 ‘내다보면’ 바로 앞에서 시위대들이 구호를 외치는데 정말 미안해서 막히는 출근길에도 전혀 화나지 않았다”면서 “(세상을 통째로 바꾸지는 못하더라도) 예컨대 수감자 자녀, 탈북자 자녀, 조손 가정, 보육원 아이들에게 우리가 시간과 노력을 들이면 그만큼 세상의 불평등을 줄여 나갈 수 있지 않을까 생각한다”고 말했다. 박록삼 기자 youngtan@seoul.co.kr

무인자동주유소, 다중채널TV, 지문 인식 시스템, 화상통화…. 지금은 당연하게 생각되지만 30년 전만 해도 ‘가능할까’라며 머릿속에만 있던 기술들이다. ‘상대성이론’을 만들어 낸 알베르트 아인슈타인은 “상상력은 지식보다 더 중요하다. 지식은 한계가 있지만 상상력은 세상의 모든 것을 끌어안을 수 있다. 나는 그 상상력을 자유롭게 이용한 예술가”라며 ‘상상력’을 찬양했다. 역사를 살펴보더라도 과학의 발달에 있어 가장 중요한 원동력은 ‘상상력’이었다. 상상력은 현재보다 나은 미래를 그려 내고 그 미래로 향해 갈 수 있도록 현실을 이끌고 있다. ●1985년 ‘백 투 더 퓨처’의 2015년 지난 21일은 1985년 개봉한 SF영화 ‘백 투 더 퓨처’에서 주인공 마티 맥플라이(마이클 J 폭스)와 브라운 박사(크리스토퍼 로이드)가 타임머신 ‘드로리안’을 타고 도착한 30년 뒤 미래의 바로 그날이었다. 미국에서는 ‘백 투 더 퓨처 데이’를 맞아 버락 오바마 대통령이 트위터에 축하 메시지를 띄우고 ABC방송 ‘지미 키멜 라이브쇼’에서는 맥플라이와 브라운 박사가 드로리안을 타고 등장하는 모습을 연출하기도 했다. 사회자 키멜이 “인류는 아직 하늘을 나는 자동차를 발명하지 못했고, 중동 지역 평화도 해결하지 못했다”고 하자 맥플라이는 “2015년 정말 짜증 나”라고 반응해 시청자들에게 웃음을 던져 주기도 했다. 1985년 1편을 시작으로 1989년 2편, 1990년 3편까지 영화 ‘백 투 더 퓨처’는 타임머신이라는 소재로 인간의 다양한 상상력을 자극한 SF의 신기원을 이룬 작품이라는 평가를 받고 있다. 특히 ‘백 투 더 퓨처 2’에 등장하는 수많은 2015년의 기술 중 무인자동주유소, 다중채널TV, 지문 인식 시스템, 화상통화 등은 이미 실현되기도 했다. 나는 호버보드, 자동 건조 점퍼, 가정 내 과일 재배 기술 등은 아직 나오지 않았거나 개발 중에 있다. 이처럼 SF는 과학적 상상력이 드러나는 대표적인 장르이기 때문에 과학자들도 SF에 대해 관심이 많다. ‘물리학자는 영화에서 과학을 본다’라는 책을 펴내기도 한 정재승 카이스트 바이오및뇌공학과 교수는 “SF는 대중이 과학에 좀 더 친근하고 쉽게 다가설 수 있도록 해 주는 수단”이라며 “프로이트가 꿈을 과학의 영역으로 들여오면서 신경과학자들은 잠과 꿈의 본질 및 실체에 대한 다양한 연구를 진행하고 있는데 타인의 꿈에 접속해 정보를 빼낸다는 영화 ‘인셉션’ 같은 경우 꿈과 가상현실에 대한 과학적 발견을 영화적 상상력을 동원해 근사하게 시각화한 작품”이라고 말했다. ●100년을 앞선 쥘 베른의 상상력 현대 SF는 프랑스 대중문학가 쥘 베른에서 시작됐다. 최초의 SF영화인 조르주 멜리에스의 ‘달세계 여행’, 특수 효과의 신기원을 이룩했다는 평가를 받는 디즈니 스튜디오의 ‘해저 2만리’ 등은 모두 베른의 작품을 바탕으로 만들어졌다. 베른의 ‘지구 속 여행’, ‘지구에서 달까지’, ‘달나라 탐험’ 등은 상상력 못지않게 사실성도 뛰어나다는 평가를 받고 있다. 베른이 활동했던 19세기 중후반은 과학기술로 모든 문제를 해결할 수 있을 것이라는 ‘과학 낙관주의’가 팽배해 있던 시기였다. 이 때문에 갖가지 과학논문과 잡지가 창간되는 등 일반인들도 최신 과학기술을 접할 수 있는 기회가 많았다. 그 덕분에 베른은 잠수함, 입체영상, 해상도시, 텔레비전, 우주여행, 투명인간 등의 개념을 사상 최초로 제안했다. 베른은 1867년 ‘지구에서 달까지’라는 작품을 통해 달 탐사에 대한 가능성을 예측하기도 했다. 그로부터 100년 뒤인 1969년 7월 20일 미국 아폴로11호가 인류 최초로 달 표면에 발을 내디뎠다. 상상력이 과학기술을 끌어낸 대표적 사례다. 필립 K 딕이 1950년대 초에 쓴 ‘마이너리티 리포트’는 2001년 스티븐 스필버그 감독의 영화로도 만들어졌는데 이 작품에는 멀티터치가 가능한 투명 디스플레이, 자동운전차, 망막 스캔기술, 보행자 맞춤형 광고기법 등 조만간 실현 가능한 기술들이 가득 차 있다. ●국내서도 SF영화제 개막 외국에서 SF는 많은 사람에게 폭넓게 사랑받는 분야지만 우리나라에서는 여전히 마니아들만 좋아하는 장르로 알려져 있다. 이런 상황에서 국립과천과학관은 2009년부터 ‘SF과학영화제’를 열어 SF영화를 통해 과학에 대한 대중의 관심을 높이려는 시도를 하고 있다. 올해는 ‘가상과 현실 사이’라는 주제로 27일부터 오는 11월 1일까지 6일간 경기도 과천과학관에서 열린다. 인간의 꿈이나 무의식에서 비롯된 가상현실은 이제 SF소설뿐만 아니라 영화, 애니메이션, 게임 등의 단골 소재로 쓰이고 있다. 김상욱 부산대 물리학과 교수는 “가상현실과 현실에 대한 질문을 가장 충격적으로 던진 SF영화인 ‘매트릭스’는 이 세상이 사실은 실제로 존재하는 것이 아닌 가상현실일 수 있지 않겠느냐는 의문에서 시작하는데 과학과 철학의 근본을 건드리는 것”이라며 “이런 질문은 양자물리학의 세계에서 유효한데 영화를 통해 이 세상이 물리학적으로 정말 존재하는 것인가에 대해 생각해 볼 수 있게 해 주기도 한다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“나는 케플러 우주 망원경이다. 나는 외계 행성을 탐사하기 위해서 2009년 5월 12일 우주로 발사되었다. 발사 후 6년 동안 나는 30만6,604개의 별을 관측하고 4,601개의 외계 행성 후보를 찾았다. 그중에서 확인된 것만 이미 1,000개가 넘는다. 내가 하는 일은 우주를 바라보면서 별의 밝기 변화를 찾는 것이다. 주기적으로 밝기가 변하는 별 가운데 일부는 그 앞을 지나는 행성에 의해 밝기가 변하기 때문이다. 6년간 무려 125억 회의 밝기 변화를 감지했다. 이런 방식으로 외계 행성을 찾아낸 건 말할 것도 없고 수많은 과학적 발견도 같이 이뤘다. 하지만 내게는 큰 시련도 있었다. 자세를 고정하는 데 사용되는 리액션 휠이라는 장비가 망가졌다. 본래 4개 중 1개는 이미 고장 났는데, 다른 한 개가 2013년 5월 11일 고장을 일으켜 나의 임무는 중단될 위기에 놓였다. 사실 목표 임무인 3.5년은 이미 채웠지만, 내가 건재한 것을 본 나사는 내가 3년 반을 더 일해주기를 원했다. 그러나 고장으로 인해 더는 무리라는 결론이 나왔다. 지상의 인간들은 이제 내가 더는 일할 수 없으리라 판단했다. 그만큼 했으면 충분히 했다는 이야기도 있었다. 그러나 나사는 나를 포기하지 않았다. 그들은 태양광의 압력을 세 번째 리액션 휠로 삼아 다른 별을 관측하는 K2라는 새로운 임무를 내게 맡겼다. 나는 마지막 순간까지 관측을 계속할 것이다.” 이 내용은 케플러 우주 망원경의 지난 6년간을 독백 형식으로 정리한 것이다. 고장으로 인해 사실상 임무가 종료될 뻔한 케플러 우주 망원경은 지금 K2 임무를 통해 화려하게 부활했다. -어떻게 고장 이후에도 계속 작동하나 리액션 휠(Reaction Wheel)은 우주선의 자세를 잡는 역할을 하는 부품이다. 적어도 3개가 온전하게 작동해야 흔들리지 않게 자세를 고정할 수 있다. 따라서 2개만 작동하는 상황이 되었을 때 대부분 케플러의 임무는 끝났다고 생각했다. 그러나 나사의 과학자들은 태양을 세 번째의 지지대로 삼는 K2 임무를 고안했다. 태양이 뿜어내는 광자와 다른 입자의 흐름은 미약한 압력을 만들 수 있다. 예를 들어 솔라 세일은 이를 이용하는 아이디어다. 하지만 그 힘이 대단히 미약해서 아주 큰 솔라 세일이 있어야 약간 가속을 할 수 있을 뿐이다. 이를 이용해서 케플러 같은 큰 우주 망원경을 고정하기는 사실 무리인 셈이다. 하지만 반드시 항상 고정하지 않아도 될 수 있다. 나사의 과학자들은 두 개의 리액션 휠과 태양광의 압력을 이용하면 잠시간이라도 한 지점을 흔들리지 않고 바라볼 수 있다고 생각했다. 그것만 가능하면 새로운 임무를 수행할 수 있다. (아래 그림 참조) 이렇게 해서 많은 이들이 반신반의하는 상황에서 K2라 명명된 새로운 임무가 시작된 것은 2014년 중반부터였다. (아래 도표 참조) -예상을 뛰어넘다 대부분 성공 여부를 확신하지 못했지만, 2014년이 채 지나기도 전에 K2는 새로운 외계 행성을 찾아내는 데 성공했다. 하버드-스미스소니언 천체 물리학 센터의 앤드류 밴더버그(Andrew Vanderburg)와 동료들이 지구에서 180년 정도 떨어진 외계 행성 HIP 116454b를 찾아낸 것이다. 생명체가 살기엔 너무 뜨거운 행성이지만, 케플러가 더 임무를 지속할 수 있음을 보여준 쾌거였다. 2015년 초에 K2는 다시 EPIC 201367065라는 적색 왜성 주변에서 지구 지름의 2.1, 1.7, 1.5배 지름의 외계 행성을 발견한다. 그리고 이 중 가장 먼 거리에서 공전하는 외계 행성은 액체 상태의 물이 있을지도 모르는 위치에 있었다. 거리도 지구에서 150광년 정도로 가까워서 과학자들의 큰 주목의 대상이 되고 있다. 아직 2016년 말로 예정된 K2 임무가 다 끝나기도 전에 여러 가지 성과가 나오기 시작했지만, 가장 인상적인 과학적 성과는 최근에 발표되었다. 케플러 우주 망원경이 사상 최초로 식현상(다른 천체가 앞을 지나는 현상)을 이용해서 백색왜성 주변에서 행성을 발견한 것이다. 그런데 이 행성이 백색왜성에 의해 파괴되고 있다는 증거가 발견되어 과학계의 주목을 받고 있다. 앤드류 밴더버그는 다시 K2 자료를 이용해서 이 사실을 밝혀냈는데, 이 연구가 중요한 이유는 백색왜성의 표면에 있는 철이나 실리콘 같은 물질의 생성원인을 밝혔기 때문이다. 백색왜성이 생성될 때 무거운 원소는 아래로 가라앉고 수소나 헬륨같이 가벼운 원소만 표면에 있어야 하는데, 관측결과에서는 무거운 원소들도 같이 발견되었다. 과학자들은 이것이 백색왜성이 행성을 흡수한 흔적이라고 생각했지만, 이제까지 증거가 없었다. 케플러 우주 망원경은 그 결정적인 증거를 찾아낸 것이다. -케플러의 후계자 TESS 케플러 우주 망원경이 예상을 뛰어넘는 성과를 거두긴 했지만, 아직 은하계의 무수히 많은 별 가운데 극히 일부만을 관측했을 뿐이다. 따라서 나사는 케플러보다 더 우수한 성능의 차세대 행성 사냥꾼을 발사할 예정이다. TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite)라 명명된 차세대 망원경은 케플러와 같은 방식을 사용하지만, 더 진보된 관측 기기를 사용하고 있으며 더 많은 별을 관측할 수 있다. TESS는 적어도 50만 개의 별을 관측할 예정이며 관측 범위도 케플러보다 훨씬 넓다. TESS의 발사 시기는 2017년이다. 그리고 그다음 해인 2018년에는 사상 최대의 우주 망원경인 제임스웹 우주망원경(JWST)이 발사된다. 이 둘이 힘을 합치면 외계 행성 연구는 큰 전기를 마련하게 될 것으로 보인다. TESS가 새로운 외계 행성을 발견하면 제임스웹 우주 망원경으로 이를 정밀 관측할 수 있기 때문이다. 한 시대를 풍미했던 허블 우주 망원경과 케플러 우주 망원경은 당장에 퇴역하진 않겠지만, 이전보다 중요도가 많이 감소할 것이다. 지금으로는 케플러가 언제 퇴역할지 알기 어렵다. 2016년 말까지는 K2 임무를 지속할 예정인데, 이후 더 연장 임무를 줄 수도 있다. 하지만 결국 영원히 작동할 수는 없으므로 TESS가 발사된 이후에는 퇴역 논의가 나오게 될 가능성이 크다. 케플러 우주 망원경이 외계 행성 탐사에서 거둔 성과는 우리가 우주를 바라보는 인식을 바꿀 정도로 컸다. 우주 곳곳에 외계 행성이 무수히 존재한다는 사실을 직접 관측으로 증명했을 뿐 아니라 정확히 어디 있는지도 알 수 있게 된 것이다. 언젠가 미래에 인류는 이런 외계 행성에서 생명체의 존재를 증명하게 될지도 모른다. 그런 날이 온다면 역경을 딛고 외계 행성을 관측했던 케플러의 이름을 다시 생각하게 될 것이다. 고든 정 통신원jjy0501@naver.com

서울 금천구는 22일부터 다음달 19일까지 매주 목요일 저녁 7시 구청 12층 대강당에서 목요특강 ‘과학으로 뒤집어 보는 세상’을 운영한다고 이날 밝혔다. 구 관계자는 “청소년들이 어렵다고 생각하는 과학을 전문가들의 이야기를 통해 쉽게 배울 기회가 될 것”이라고 말했다. 이번 특강은 기계공학, 물리학, 심리과학, 해양생물학, 수학 영역 등을 주제로 진행된다. 첫 번째 강연은 22일 ㈜로킷 유석환 대표의 ‘3D 프린팅의 현재와 미래’를 주제로 시작된다. 이 강연에서는 산업도구로 활용되는 3D프린팅의 활용가치를 통해 만나는 미래세계가 그려진다. 29일에는 정하웅 카이스트 물리학과 석좌교수가 ‘구글신은 모든 것을 알고 있다?’를 주제로 빅데이터를 활용한 융합과 통섭의 과학을 설명할 예정이다. 구 관계자는 “청소년들이 관심이 많은 3D 프린터나, 빅데이터 등을 소재로 수업을 이끌어가 놀면서 배운다는 느낌을 주게 할 것”이라면서 “친숙한 소재인 만큼 수업 몰입도가 높을 것으로 기대한다”고 말했다. 이 밖에 ▲한국청소년재단 김병후 이사장의 ‘세상의 정답이 나의 정답일까?’ ▲한국해양과학기술원 극지연구소 윤호일 부소장의 ‘손잡아야 살아남는 세상’ ▲박형주 아주대학교 수학과 석좌교수의 ‘세상을 바꾸는 수학’ 등이 예정됐다. 김동현 기자 moses@seoul.co.kr

영화 스타워즈에는 행성도 파괴할 수 있는 강력한 파괴력을 지닌 무기인 '죽음의 별'(Death Star)이 등장한다. 물론 이는 가공의 존재지만, 실제로 우주에는 행성을 파괴할 수 있는 별이 존재한다. 예를 들어 과학자들은 별이 타고 남은 잔해가 뭉친 백색왜성이 그런 역할을 할 수 있다고 생각해왔다. 태양 같은 별이 최후를 맞이하면 나머지 물질들이 모여 백색왜성이라는 작은 천체를 형성한다. 대개 크기는 지구보다 약간 큰 정도지만, 항성 급의 중량을 지니고 있으므로 그 표면 중력은 엄청나다. 그런데 과학자들은 이 백색 왜성이 '금속' 같은 물질로 표면이 오염되어 있다는 사실을 발견했다. 과학자들은 그 이유가 백색왜성이 행성을 파괴해 흡수했기 때문이라고 생각해 왔지만, 확실한 증거는 없었다. 하버드 스미스소니언 천체 물리학 센터의 앤드류 밴더버그(Andrew Vanderburg of the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA))와 그의 동료들은 나사의 케플러 우주 망원경의 K2 임무 데이터를 이용해서 백색 왜성 주변에서 파괴되는 행성의 증거를 처음으로 확인해 이를 저널 네이처에 발표했다. 나사의 케플러 우주 망원경은 K2 임무라는 새로운 관측 임무를 진행 중이다. K2 데이터를 분석한 과학자들은 지구에서 570광년 떨어진 백색왜성 주위를 공전하는 행성이 있다는 사실을 밝혀냈다. 케플러 망원경에서 바라봤을 때 행성이 백색왜성 앞을 지나면서 주기적으로 밝기가 변하는 것을 포착한 것이다. 사실 백색왜성 주변의 행성은 드물지 않다. 먼 미래 우리 태양 역시 백색왜성이 되면 그 주변에 행성이 공전하고 있을 것이다. 하지만 이번에 발견된 행성은 공전 주기가 4.5시간에 불과했다. 그리고 거리는 지구-달거리의 대략 두 배인 87만km 정도에 불과했다. 이와 같은 사실은 켁 망원경을 비롯한 지상 망원경의 관측으로 다시 확인되었다. 백색왜성의 밝기 변화를 관측한 과학자들은 더 놀랄만한 사실을 밝혀냈는데, 이 행성이 현재 파괴되고 있다는 증거가 발견되었기 때문이다. 만약 온전한 행성이 백색 왜성 주변을 공전하면 밝기 변화는 그 앞을 지나는 짧은 순간만 발생할 것이다. 반면 행성이 중력에 의해 파괴되어 파편이 주변에 있다면 밝기 변화가 순간적이 아니라 더 긴 시간에 걸쳐 나타날 것이다. 주변의 파편들에 의해 가려지는 부분도 있기 때문이다. 과학자들이 관측한 것은 후자였다. (아래 그래프) 백색왜성이 형성되는 과정에서 철이나 실리콘 같은 무거운 원소들은 중심부로 가라앉고 수소나 헬륨처럼 가벼운 원소들은 표면으로 이동하게 된다. 따라서 본래 백색왜성 표면에는 무거운 금속 원소는 존재하지 않아야 한다. 하지만 앞서 설명했듯이 실제로는 무거운 원소들이 표면에 존재한다는 것이 스펙트럼 분석결과 알려졌었다. 이번 연구 결과는 이것이 예상했던 것처럼 백색왜성이 행성을 갈아서 흡수했기 때문이라는 것을 확인시켰다. 현재 우리가 관측한 이 행성의 모습은 어쩌면 아주 먼 미래의 지구의 모습일 수도 있다. 그런 일이 발생하기 위해서는 앞으로 60억 년이라는 시간이 더 필요하겠지만, 태양도 지구도 영원할 수는 없다. 고든 정 통신원jjy0501@naver.com

라그랑주 점이란 한마디로 서로 중력으로 묶여 운동하는 천체들 간의 중력이 균형을 이루어 중력이 0이 되는 지점을 일컫는다. 예컨대, 태양-지구 체제의 라그랑주 점은 태양과 지구를 잇는 직선상의 3점과, 또 두 천체와 정삼각형을 이루는 2점에서 중력이 0이 된다. 라그랑주 점은 18세기 프랑스 수학자 조제프루이 라그랑주가 삼체문제를 풀다가 발견했다. 라그랑주는 세 물체 가운데 하나가 다른 두 물체보다 매우 가벼울 때, 이 가벼운 물체가 어떤 궤도를 지니는지 계산하였고, 이를 통해 특정한 점에서는 이 가벼운 제3의 물체가 다른 두 물체에 대하여 상대적으로 정지해 있는 궤도를 그린다는 사실을 발견했다. 이처럼 제3 천체는 라그랑주의 특수해 중 삼각형을 이루는 2점에 있을 때 매우 안정적임에 비해 직선상의 3점은 역학적으로 다소 불안정한 점이라는 것이 밝혀졌다. 행성이나 별과 같은 큰 천체들의 주위에는 5개의 라그랑주 점이 형성된다. 태양-지구 시스템에서 보면, 위의 그림에서 보듯이 3개의 라그랑주 점은 두 천체를 잇는 일직선상에 형성되는데, 첫번째인 L1은 지구로부터 약 160만km인 지점에 찍힌다. 이곳이 바로 두 천체의 중력이 균형을 이루어 상쇄되는 지점으로, 1995년 발사된 태양 관측 위성 SOHO(Solar and Heliospheric Observatory)와 심우주 기후관측위성(DSCOVR·Deep Space Climate Observatory)이 현재 머물고 있는 장소이다. 말하자면 우주 주차장인 셈이다. L2는 L1과 마찬가지로 역시 지구로부터 160만km 떨어진 곳에 있지만 태양과는 반대 방향의 지점이다. 이 지점이 지구와 태양, 달의 중력 균형이 이루어져 우주선이 심우주를 관측하는 데 최상의 시야를 확보해 준다. 현재 미국항공우주국(NASA)의 윌킨슨 마이크로파 비등방성 탐색기(WMAP)가 여기에 주차하면서 빅뱅에서 나온 우주배경복사를 탐색하고 있는 중이다. 허블 망원경 후임으로 2018년 임무교대할 제임스 웹 우주 망원경도 장차 이 자리에 머물 예정이다. 제3의 라그랑주 점인 L3은 지구에서 볼 때 태양 뒤쪽에 있다. SF물에서는 이 지점이 더러 등장하지만, 현재로서는 이곳의 과학적 용도를 발견하지 못하고 있다. NASA가 이 L3에 대해 웹페이지에 언급한 부분이 있다. "미지의 행성-X가 L3에 숨어 있다는 아이디어가 일반의 호기심을 자극하는 소재가 되고 있지만, 그 과학적 증거는 없다. 행성-X가 존재한다면 그 궤도 주기는 150년으로 대단히 불안정한 것이지만, 헐리우드는 그래도 '행성-X에서 온 남자' 같은 영화를 계속 만들어낼 것이다." L1, L2, L3 는 사실 중력적으로 완전한 평형을 이루는 곳은 아니다. 만약 우주선이 이곳에서 표류한다면, 지구나 태양 쪽으로 한정없이 끌려갈 것이다. 천문학자 닐 타이슨은 이렇게 표현했다. "마치 가파른 언덕 꼭대기에 유모차를 아슬아슬하게 세워둔 것이나 같다." 따라서 여기에 우주선이 주차하려면 아주 미세한 조정을 계속 해나가야 한다. L4와 L5는 안정적이다. 그래서 '커다란 접시 위에 놓인 공' 같다는 표현을 쓴다. 두 라그랑주 점은 지구 궤도의 앞뒤쪽 60도 지점에 위치하는데, 태양과 지구를 꼭지점으로 하는 정삼각형을 이룬다. 이러한 안정성 때문에 우주 먼지나 소행성들이 이곳에 몰려드는 경향이 있다. 실제로 목성의 궤도 위를 목성과 함께 도는 트로이 소행성군은 그 위치가 태양과 목성이 정삼각형을 이루는 곳임이 확인되었다. 수십 개의 소행성들이 목성의 앞과 뒤에서 각각 무리를 이루고 있다. NASA는 태양계에서 이런 유형의 소행성들이 수천 개나 발견되었다고 밝혔다. 지구의 트로이 소행성은 2010년에 발견된 TK7이 유일하다. 지구를 졸졸 따라다니는 TK7은 너비300m의 암석으로, 제2의 달이라고 불리기도 한다. 라그랑주 점이 갖는 이점은 여러 가지다. 이곳에 머무는 탐사선들은 태양 열기로부터 보호받으며 넓은 시야를 확보하면서 소행성 탐색을 훨씬 효율적으로 할 수 있다. 2009년부터 2011년까지 이곳에 투입된 와이즈(WISE)는 별도 냉각제를 사용하지 않은 자연상태에서 임무를 수행했다. 앞으로 제임스 웹 우주 망원경도 L2에서 이러한 이점을 누리게 될 것이다. *조제프루이 라그랑주(1736~1813)는? 이탈리아 태생의 프랑스 수학자이자 천문학자이다. 해석학, 정수론, 고전역학, 천체역학 전반에 걸쳐 중대한 기여를 했다. 특히 물리학 분야에서 기존의 고전역학을 일반화된 새로운 수학적 방식으로 표현한 해석역학은 이론 물리학의 새로운 지평을 열었다. 프랑스 혁명에서 살아남아 에콜 폴리테크니크에서 개교와 동시에 해석학의 첫 번째 교수가 되었다. 1803년에 나폴레옹으로부터 레지옹 도뇌르 훈장을 받고 1808년 제국의 백작이 되었다. 팡테옹에 묻혔으며, 그의 이름은 에펠탑에 새겨진 72개의 이름 중 하나로 남아 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

　지구 최후의 날은 어떤 모습일까. 　그동안 과학자들은 하늘에서 갑작스럽게 날아든 혜성에 받혀 45억년 전 태양계의 일원으로 탄생한 지구가 종말을 고할 것이란 그럴 듯한 시나리오를 펼쳐 왔다. 지난 8월에는 ‘9월 혜성 충돌설’이 불거지면서 미국 항공우주국(NASA·나사)이 이례적으로 보도자료를 내 “근거없는 낭설”이라고 반박하기도 했다. 　하지만 최근 지구의 마지막 순간을 유추할 수 있는 결정적 장면이 나사가 운용하는 케플러 우주 망원경에 의해 포착됐다고 영국 일간 가디언이 21일(현지시간) 전했다. 　단서를 제공한 별은 지구로부터 570광년 떨어진 처녀자리 성좌에서 발견됐다. ‘백색왜성’(흰빛을 내는 밀도가 높은 작은 별) 형태의 이 별 주위에선 거대한 원반 형태의 먼지 부스러기들이 자리했다. 이 부스러기들은 궤도를 이루며 넓게 퍼져 있었고, 주변 행성들과 부딪혀 5시간마다 4.5개의 조각들을 새롭게 쏟아냈다. 　이렇게 백색왜성 주변의 행성들은 먼지 부스러기들과 충돌했고, 점차 원반 형태의 띠도 늘어갔다. 　연구진은 이 별이 애초 태양과 비슷한 모습으로, 점차 죽어가면서 지구 정도 크기로 찌그러진 뒤 식어가는 단계라고 봤다. 이 별이 핵반응을 거쳐 대폭발을 일으키기 전까지 수성, 금성, 지구와 같은 주변 행성들을 잇따라 먼지 부스러기처럼 깨뜨려 나간다는 설명이다. 지구도 결국 거대한 암석들에 휘말려 증발된다는 뜻이다. 　백색왜성 발견에 사용된 케플러 우주 망원경은 2009년 처음 우주에 발사돼 ‘외계 행성 사냥꾼’으로 불릴 만큼 성공적으로 임무를 수행해 왔다. 　연구에 참여한 하바드-스미스소니언 천체물리학센터의 앤드류 밴더버그 연구원은 “지금까지 어떤 인간도 보지 못했던 장면”이라며 “50억년 뒤 태양계가 절멸할 때 지구도 같은 운명을 맞을 것”이라고 말했다. 　이번 연구는 과학전문잡지인 ‘네이처’게 게재될 예정이다. 　오상도 기자 sdoh@seoul.co.kr

거의 1세기 동안 과학자들은 고전 물리학 법칙을 깨뜨리는 것으로 보이는 '양자 얽힘'에 대해 치열한 논쟁을 계속해왔다. 원자를 구성하는 한 쌍의 소립자들이 시간과 공간을 초월하는 존재처럼 보이는 양자적 현상에 관한 것이었다. 짝을 이룬 두 입자들은 아무리 서로 떨어져 있다 하더라도, 어느 한쪽이 변동하면 그에 따라 '즉각' 다른 한쪽이 반응을 보인다는 불가사이한 특성을 가지는데, 양자이론에서는 이 두 입자가 서로 '얽혀 있다'고 하며, 이를 일컬어 '양자 얽힘'이라고 한다. 하지만 아인슈타인은 우주에서 빛보다 빠른 것은 없다고 주장하면서 그 같은 현상을 '유령 같은 원격작용'이라면서 결코 받아들이지 않았다. 아인슈타인은 그 같은 양자 현상에는 우리가 아직 모르고 있는 '숨겨진 변수'가 있으며, 그것을 알게 되면 유령 같은 원격작용의 의문이 풀릴 것이라고 보았다. 이것이 지난 1세기간 양자론자들과 아인슈타인이 치열하게 대결한 논점이다. 그런데, 아인슈타인의 바람과는 반대로 이 같은 양자 현상이 사실임이 기념비적인 놀라운 실험 결과로 확고하게 입증되었다고 영국 일간지 데일리메일이 21일(현지시간) 보도했다.​ 1964년, 영국 물리학자 존 벨은 유령 같은 원격작용을 해명할 수 있는 '숨겨진 변수'를 제거하기 위해 한 실험을 고안해냈다. 이 실험으로 아인슈타인이 말하는 숨은 변수는 없다는 것이 증명되었는데, 이를 벨의 부등식이라 한다. 하지만 이 벨의 부등식에 많은 허점이 있음이 밝혀지면서 양자 얽힘을 완전히 설명하지 못한다는 비판을 받았다. 이번 '네이처' 지에 발표된 논문에 따르면, 실험을 이끈 연구자들은 양자 얽힘 실험에서 중요한 두 개의 허점을 보완했다고 밝혔다. 독일 연구진은 작은 다이아몬드에 갇힌 '얽힌' 전자들을 델프트 대학 캠프스 양쪽으로 1.3km 떨어진 곳에다 두고 실험을 했다. 두 전자들이 서로 소통할 수 없게끔 두 장소 사이의 통신수단은 완벽하게 차단되었다. 소립자는 양자적인 속성의 하나로 스핀이라는 회전 운동량을 갖고 있다. 한 쌍의 소립자는 각각 다운 스핀과 업 스핀으로 되어 있는데, 관측되기 전까지는 한 입자가 어떤 스핀을 갖고 있는지 알 방도가 없다. 이를 양자론에서는 두 상태가 '중첩'되어 있다고 본다. 일단 측정으로 한 입자의 상태가 확정되면 다른 입자는 '동시'에 그 반대되는 상태로 확정된다. 두 입자의 거리가 수백 광년 떨어져 있다 하더라도 결과는 달라지지 않는다. 양자론자들은 측정이 없다면 실제도 없다고 말한다. 이 같은 양자론자의 주장에 아인슈타인은 "내가 달을 보지 않는다면 달이 거기 없다는 것인가?" 하고 푸념하기도 했다. 논문 대표저자인 로널드 핸슨 교수는 "두 개의 전자가 얽혔을 때 보여주는 현상은 참으로 흥미롭다"고 말하면서 "두 전자가 어느 것이든 업 스핀이 될 수도 있고 다운 스핀이 될 수도 있지만, 한 전자가 업 스핀일 경우, 다른 전자는 반드시 다운 스핀이 된다"고 밝혔다. "우리가 측정할 때 그들은 완벽한 상관관계임을 보여준다. 한쪽이 업 스핀이면 다른 한쪽은 반드시 다운 스핀이 된다. 그 같은 반응은 동시에 나타난다. 걸리는 시간이 제로라는 뜻이다. 두 입자가 은하의 반대쪽에 있더라도 마찬가지다." 이번 실험에서는 쌍을 이룬 전자들을 이용했는데, 이들 전자 쌍들은 모두 측정하는 데 있어 서로 소통할 수 있는 어떤 허점도 완벽히 봉쇄되었다. 또한 두 탐지기 사이의 1.3km란 거리는 한 전자를 측정하여 상태를 확정하는 사이에 빛이라도 주파할 수 없는 먼 거리로, 국지적인 허점을 제거한 것이다. 이 반직관적인 양자 얽힘 현상은 기왕의 철학에 심오한 질문을 던진다. 이 같은 현상이 알려주는 바는 우주가 국지적이 아니라, 비국지적이라는 사실이다. 공간이란 사물이 따로 존재한다는 것처럼 보여주는 관념일 뿐, 실은 하나로 연결된 것이라는 얘기다. 이것이 빅뱅에서 출발한 우주의 속성이라는 것이다. 어쨌든 인간이 빛과 물질을 가장 극미한 상태에까지 다룰 수 있는 능력을 보여주었다는 평가를 받는 이번 실험에 대해 버밍엄 대학의 카이 봉스 교수는 "양자 역학이 고전 역학과 얼마나 다른지, 또 양자역학으로 인류가 앞으로 전례없는 발전을 이룰 가능성을 보여준 실험이다"고 평가했다. 이번 실험은 실용적인 측면에서 양자 얽힘을 이용한 통신의 암호화에 한발 다가간 것으로 과학자들은 보고 있다. 이광식 통신원 joand999@naver.com

“거대망원경은 일종의 ‘타임머신’입니다. 빛이 도달하는 시간에서 오는 차이 때문에 현재 우리가 보는 우주는 과거의 모습입니다. 과거로 거슬러 올라가 은하계의 처음은 어떻게 시작됐는지, 그리고 어떻게 우주가 진화해 왔는지, 태양계는 어떻게 형성됐는지를 알려 주는 것이 거대망원경이지요.” 필 다이아몬드(57) SKA거대전파망원경 프로젝트 단장(영국 맨체스터대 천체물리학과 교수)은 20일 “기초과학이든 응용과학이든 연구의 필수조건은 인프라 개발”이라고 거대망원경의 의미를 설명했다. 그는 대전 유성구 대전컨벤션센터에서 열리고 있는 세계과학정상회의 참석차 방한했다. 2024년 완공 예정인 SKA거대전파망원경은 약 3000개의 전파안테나를 한데 묶은 것으로, 신호를 받을 수 있는 집광 면적이 1㎢에 이르는 거대망원경 시스템이다. SKA거대전파망원경은 우주의 탄생과 진화, 외계생명체 신호 등을 찾는 데 활용될 예정이다. SKA거대전파망원경 프로젝트와 같은 기초과학이 우리 사회에 미치는 영향에 대해 그는 “스핀오프(파급) 효과”라고 답했다. “저와 제 동료들은 우주를 이해하기 위해 과학을 합니다. 그렇지만 그 과정에서 나오는 새로운 기술들은 결국 산업계나 대중의 생활에 큰 영향을 미치게 됩니다. 와이파이나 빅데이터 같이 현재 아무렇지 않게 활용되는 기술들도 모두 거대망원경처럼 일상과는 상관없어 보이는 기초과학에서 나온 것들입니다.” 그는 “성과에 대해 조바심을 내면 기초과학은 망가진다”고 강조했다. “아인슈타인의 상대성이론을 바탕으로 위성항법장치(GPS)가 만들어졌고 컴퓨터의 기본 소자인 트랜지스터도 기초과학의 산물입니다. 예를 들자면 끝도 없겠지만 기초과학 투자가 대중에게 혜택으로 돌아오도록 하기까지는 오랜 시간이 걸린다는 것을 정부가 이해하고 꾸준히 지원해야 합니다.” 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

달에는 토끼는 없지만, 용암 대지는 존재한다. 과거 토끼가 산다고 봤던 얼룩의 정체는 사실 어두운 현무암으로 이뤄진 용암 대지이다. 거의 40억 년 전 태양계의 소행성과 혜성들이 대거 달에 충돌해 거대한 크레이터를 만들었고, 이 시기 달의 내부에서 분출한 용암이 낮은 지형에 고이면서 현재 우리가 달의 바다(lunar Mare)라고 하는 지형이 형성되었다. 그 외에도 달에는 화산 지형이나 혹은 용암 동굴의 흔적 등이 다수 남아 있어 과학자들은 과거 달의 화산활동이 활발했다고 믿고 있다. 그리고 최근에는 화산활동과 연관된 용암 고원도 존재한다는 주장이 제기되었다. 브라운 대학의 다니엘 모리어티(Daniel Moriarty)와 그의 동료들은 나사와 인도의 관측 우주선이 보내온 자료를 분석해서 달의 남극에 높이 800m의 고원이 화산 활동 때문에 형성되었다고 저널 지구물리학 연구지(Geophysical Research Letters)에 발표했다. 이들이 주목한 고원 지대는 바로 달의 남극에 있는 마픽 마운드(Mafic Mound)이다. 달에 남극에는 과거 거대한 소행성이 충돌한 흔적으로 생각되는 아이트켄 분지(Aitken Basin)가 있다. 이 거대 크레이터는 지름이 2,500km로 태양계에서 가장 큰 크레이터 중 하나이다. 그리고 그 안에는 너비 75km, 높이 800m의 마픽 마운드가 있다. 연구팀은 마픽 마운드의 정밀한 지형 고도 데이터와 표면의 화학적 데이터를 분석해서 이 고원 지대가 사실을 용암 분출과 연관이 있다는 사실을 밝혀냈다. 이에 의하면 이 지역은 아이트켄 분지의 다른 지역과는 달리 칼슘이 풍부한 휘석(high-calcium pyroxene) 성분이 풍부했는데, 이는 용암 분출 같은 화산 활동과 연관이 있을 수 있다는 것이다. 연구팀이 생각하는 가설은 이 고원 지역 자체가 운석 충돌 후 녹은 마그마가 분출되며 형성된 용암 지대거나 혹은 충돌 후 반동으로 형성된 고원에 용암이 분출하는 것이다. 어느 쪽이든 용암 분출과 화산 활동이 이 고원 지역 형성에 영향을 주었을 것으로 생각하고 있다. 다만 정확한 생성 원인을 조사하기 위해서는 앞으로 지상 탐사 등 추가 연구가 필요하다. 연구팀은 이 지형이 앞으로 달 탐사에서 흥미로운 목표가 될 것이라고 주장했다. 어쩌면 여기에 미래 달 개척에 필요한 풍부한 광물 자원이 존재할지도 모르는 일이다. 고든 정 통신원jjy0501@naver.com